JP5415083B2

JP5415083B2 - イオン注入システムのための多様な角度のスロットアレーを用いたイオンビームの角度測定システムおよび方法

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Publication number: JP5415083B2
Application number: JP2008547584A
Authority: JP
Inventors: フリーア，ブライアン
Original assignee: Axcelis Technologies Inc
Current assignee: Axcelis Technologies Inc
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2026-12-20
Also published as: EP1964149B1; US7476876B2; TW200737270A; TWI401720B; WO2007075970A3; EP1964149A2; JP2009521789A; US20070138412A1; CN101421815B; KR101356847B1; KR20080080391A; WO2007075970A2; CN101421815A

Description

発明の詳細な説明

〔発明の分野〕
本発明は、一般には半導体デバイス製造およびイオン注入に関し、特に、セットアップ中または現場において、イオンビームの入射角を方向的に校正、検出、および／または、修正することに関する。

〔発明の背景〕
イオン注入は、半導体デバイス製造において半導体材料および／またはウェハ材料の中にドーパントを選択的に注入するために用いられる、物理的プロセスである。従って、注入の効果は、ドーパントと半導体材料との間の化学的相互作用には基づいていない。イオン注入では、ドーパント原子／分子は、イオン化され、加速され、ビームに形成され、分析された後に、ウェハを横切って掃引されるか、または、ウェハがビームを通って掃引される。ドーパントイオンは、ウェハに物理的に衝突し、表面に打ち込まれ、結果として該表面よりも下に、そのエネルギーに適応する深度において残留する。

イオン注入システムは、高度なサブシステムの集まりであり、各サブシステムは、ドーパントイオンへの特別な作用を行っている。ドーパント成分は、気体または固体の形状において、イオン化チャンバの内部に配置され、好適なイオン化工程によってイオン化される。一典型的な工程では、チャンバは、低圧力（真空）に維持されている。チャンバ内には、フィラメントが置かれ、フィラメントは、フィラメント源から電子が生成される温度まで加熱される。負に帯電した電子は、同じチャンバ内の逆に帯電した陽極に引き付けられる。電子は、フィラメントから陽極までの移動の間に、ドーパント源の成分（例えば分子または原子）に衝突し、分子内の成分から、正に帯電した多数のイオンを生成する。

通常は、所望のドーパントイオンに加えて、他の陽イオンが生成される。所望のドーパントイオンは、分析工程、質量分析工程、選択工程、またはイオン分離工程と呼ばれる工程によって、他のイオンから選択される。選択工程は、イオン化チャンバからのイオンが通り抜けるための磁場を発生させる質量分析器を用いて行われる。このイオンは、比較的早い速度でイオン化チャンバを離れ、磁場によってアーク状に曲げられる。アークの半径は、個々のイオンの質量、速度、および磁場の強度によって決定される。質量分析器の出口では、１種類のイオン、つまり所望のドーパントイオンのみが質量分析器から放出され得る。

加速システムを用いて、所望のドーパントイオンを所定の運動量（ドーパントイオンの質量にその速度を乗じたもの）まで加速または減速させて、ウェハの表面を貫通させる。加速するために、該システムは、通常、その軸に沿って環状の動力を備えた電極を有する直線状の設計になっている。該システム内にドーパントイオンが入ると、該システムを通して加速される。

その後、ビーム内の加速されたイオンは、ターゲットのウェハまたはターゲット位置に向かう。イオンビームは、典型的には標準から１次元または２次元において測定される、実際の入射角において、ターゲットに衝突する。この実際の角度は、所望のまたは選択された注入角とは異なり得る。

もし校正誤差または角度誤差が存在すれば（例えばプロセス用機器が適切に校正されていない等）、イオン注入は、意図されたものとは異なる角度、位置、および／または深度において行われ得る。このような誤差によって注入プロファイルが変更されてしまい、所定の領域にドーピングすることが出来ない、ドーパントが意図しない領域に注入される、デバイスの構造が破損される、不正確な深度にドーピングされるなどの恐れが生じる。さらに、デバイスの大きさが小さくなればなるほど、この角度アラインメントは益々重要になる。

〔発明の概要〕
以下に、本発明の１つ以上の局面についての基本的な理解を提供するために、簡略化した概要を記す。本概要は、本発明の広範な要旨ではなく、本発明の主要な構成または重要な構成を特定することを意図するものでもなく、本発明の範囲を線引きすることを意図するものでもない。むしろ、本概要の主たる目的は、本発明におけるいくつかの概念を、後述するより詳細な記載の前置きとして簡略化した形にて示すものである。

本発明は、イオン注入工程の前および／またはその間に、入射するイオンビームの入射角の値を検出または測定し、かつ状況に応じて角度誤差を補正することによって、半導体デバイスの製造を容易にする。本発明は、多数のスロットが中に形成された構造物からなる、多様な角度のスロットアレーを用いる。該スロットアレーは、多様な受容角に基づいて、イオンビームから１つ以上のビームレットを選択する。ピックアップセンサのような、電荷を測定するセンサが、アレーの各スロットに対応する電荷またはビーム電流を測定する。各スロットにおけるそれらの測定値および受容角から、イオンビームの入射角の値を得ることが可能である。

本発明の一局面では、角度測定システムについて開示する。該システムは、イオン注入中のイオンビームの入射角を測定するために用いられ、多様な角度のスロットアレーと、該多様な角度のスロットアレーの下流側に配置された電荷測定装置のアレーとを備える。この多様な角度のスロットアレーは、構造物内の入射表面から出射表面まで形成された複数のスロットを有している。各スロットは、多様な受容角の範囲を有している。電荷測定装置のアレーは、個々にスロットと対応しており、スロットを通り抜けるビームレットの電荷またはビーム電流を測定することができる。その後、これらの測定値および多様な受容角の範囲を用いて、イオンビームの測定された入射角および／または角度の量を算出する。他のシステム、方法、および検出器についても開示する。

上述した目的、及びこれに関連する目的を達成するために、本発明は、以下に詳細に記載される特徴、および特に特許請求の範囲において示される特徴を備える。以下の記載および添付の図面は、本発明の特定の局面および実施形態を詳細に説明するものである。これらは、しかしながら、本発明の原理を用い得る様々な方法のうちのほんの数例を示すものである。本発明における以下の詳細な説明を図面と共に考慮すれば、本発明の他の目的、利点、および新規な特徴が明確になるであろう。

〔図面の簡単な説明〕
図１は、本発明の１つ以上の局面を実施するために好適なイオン注入システムを、ブロック図の形に示す図である。

図２は、本発明の一局面に係る角度測定システムを示すブロック図である。

図３は、本発明の一局面に係る多様な角度のスロットアレーの一部を示す図である。

図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の一局面に係る多様な角度のスロットアレーのうちの単一のスロットを示す図である。

図５は、本発明の一局面に係る多様な角度のスロットアレーを示す透視図である。

図６Ａは、本発明の一局面に係る他の多様な角度のスロットアレー６００を示す図である。

図６Ｂは、本発明の一局面に係る多様な角度のスロットアレー６００の拡大図である。

図７は、本発明の一局面に係るイオン注入装置における典型的な最終ステーションを示す透視図である。

図８は、本発明の一局面に係る処理ディスクにおける多様な角度のスロットアレーの一形態を示す平面図である。

図９は、本発明の一局面に係る入射角の値を得る方法を示すフロー図である。

〔発明の詳細な説明〕
ここで、本発明を、添付の図面を参照しながら説明する。ここでは全記載に亘って、同様の参照番号は同様の部材を参照するために用いられる。本発明は、以下に図示および記載される典型的な実施形態および局面に限定されるものでないことは、当業者には明らかであろう。

最初に図１を参照すると、本発明の１つ以上の局面を実施するために適したイオン注入システム１００が、ブロック図の形に示されている。システム１００は、イオンビーム１０４をビーム経路に沿って生成するためのイオン源１０２を含む。イオン源１０２は、例えば、電源１０８につながったプラズマ源１０６を含む。プラズマ源１０６は、例えば、比較的長いプラズマ閉じ込めチャンバを含み、該チャンバからは、イオンビームが抽出される。

イオン源１０２の下流側には、該イオン源からビーム１０４を受け取るビームラインアッセンブリ１１０が設けられている。ビームラインアッセンブリ１１０は、質量分析器１１２、例えば１つ以上のギャップを含み得る加速システム１１４、および角度エネルギーフィルタ１１６を含む。ビームラインアッセンブリ１１０は、ビーム１０４を受け取るために経路に沿って配置されている。質量分析器１１２は、磁石（図示していない）のような磁場発生要素を含んでおり、ビーム経路中に磁場を発生させることによって、質量（例えば、電荷質量比）に基づいて軌道が変わることによりイオンビーム１０４からイオンを偏向させる。磁場を通過するイオンは、所望の質量を有する個々のイオンをビーム経路に沿って方向付け、かつ不要な質量を有するイオンを偏向させビーム経路から取り除くような、力を受ける。

加速システム１１４内の１つまたは複数の加速ギャップは、加工において所望の注入深度を得るために、ビーム内のイオンを加速および／または減速させることができる。従って、「加速器」および／または「加速ギャップ」という用語を、ここでは本発明の１つ以上の局面を説明する際に用いているが、このような用語は、加速の文字通りの解釈に限定されるように狭く解釈されることを意図するものでなく、例えば、減速、および方向の変更などを含むように広く解釈されるべきものであることは明らかであろう。加速／減速手段は、質量分析器１１２による磁気分析の後だけでなく前においても適用可能であることもまた明らかであろう。

システム１００には、ビームラインアッセンブリ１１０からのイオンビーム１０４の先に、さらに最終ステーション１１８が設けられている。最終ステーション１１８は、質量分析され浄化されたイオンビーム１０４を用いて注入するために、半導体ウェハ（図示していない）などの１つ以上の加工品を、ビーム経路に沿って支持している。最終ステーション１１８は、１つ以上のターゲットの加工品とイオンビーム１０４とを互いに関連して平行移動または走査させるための、ターゲットスキャンニングシステム１２０を有している。ターゲットスキャンニングシステム１２０は、例えば、所定の環境、操作パラメータ、および／または対象の下での要望に応じて、一括注入または連続注入を提供することが可能である。

最終ステーション１１８は、イオンビーム１０４の入射角の値（角度アラインメントとも呼ばれる）を測定する角度測定システム１１６をさらに含む。あるいは、角度測定システム１１６の位置における角度が該最終ステーション内における角度を示すならば、角度測定システム１１６は、該最終ステーションの外部に位置していてもよい。角度測定システム１１６は、１つ以上の多様な角度のスロットアレーと、スロットからの電流を受け取る１つ以上のコレクタまたはピックアップとを含む。この多様な角度のスロットアレーは、多様な受容角の値を有するスロットのアレーである。対応する電荷コレクタは、該多様な角度のスロットアレーを通り抜けるビームレットにおけるイオンまたはビームの電流を測定する。電荷コレクタまたはピックアップは、接地および／またはスロットに対してバイアスをかけられており、隣接する電荷コレクタまたはピックアップの間には、絶縁表面が配置され得る。電荷の測定値と、既知の受容角の値とを用いて、その後イオンビーム１０４の測定された入射角の値、または実際の入射角の値を決定する。

測定された入射角の値と、選択された、または所望の入射角の値との間に差異（角度差異とも呼ばれる）が存在するならば、この情報は、実際の入射角の値を、所望のまたは選択された入射角の値へと変更または補正するために、最終ステーション１１８および／またはビームラインアッセンブリ１１０によって用いられ得る。

図２は、本発明の一局面に係る角度測定システム２００を示すブロック図である。該システム２００は、多様な受容角を有するアレーまたは複数のスロットから、１つ以上のビームレットを得る。その後このビームレットにおける電荷の測定値を得ると共に、該電荷の測定値と多様な受容角とを一緒に用いて、測定された入射角の値を算出する。

当該システム２００は、イオン注入前の校正、またはイオン注入中の補正的な調節のために、測定された入射角の値を提供することによって、イオン注入システム２０２を作動させるか、またはイオン注入システム２０２において作動する。イオン注入システム２０２は、イオンビームを生成し、該イオンビームをターゲットのウェハのようなターゲット位置に向ける。イオン注入システム２０２は、選択されるドーパントまたは核種、ビームの電流、照射量、エネルギー、および注入角のような、注入プロセスにおける様々なパラメータを制御する。イオン注入システム２０２は、当該システム２００からの角度の測定値を用いて、もし測定された角度が所望のまたは選択された注入角と異なるならば、注入角を所望のまたは選択された注入角へと調節することができる。

当該システム２００は、多様な角度のスロットアレー２０４、ピックアップセンサ２０６、およびコントローラ２０８を含む。多様な角度のスロットアレー２０４は、イオンビームの経路における少なくとも一部の中に配置されたスロットのアレーからなる。スロットは、構造物内またはマスク内に形成および／または規定されている。アレー２０４内の各スロットは、イオンビームからのイオンが対応するスロットを通り抜け得る角度の範囲である、受容角を有している。多様な角度のスロットアレーのさらなる例を以下に提供する。

多様な角度のスロットアレー２０４は、イオンビームから１つ以上のビームレットを得る。ビームレットは、該ビームレットが通り抜けるスロットに対応する角度の成分を有している。

ピックアップセンサ２０６のアレーは、多様な角度のスロットアレー２０４から１つ以上のビームレットを受け取り、該ビームレットから電荷またはビーム電流を測定する。センサ２０６は、該スロットアレー２０４のスロットにそれぞれ対応している。結果として、測定された電荷またはビーム電流の有無により、測定された入射角が算出され得る。

ピックアップセンサ２０６は、所望のイオン電流測定の正確性を改善または促進するために、接地電位または接地に近い電位に維持されてもよく、または、正または負の電位にバイアスをかけられてもよい。伝導性材料または絶縁性材料からなる他の構造物を、ピックアップセンサ２０６と多様な角度のスロットアレー２０４との間、隣接するピックアップセンサ間、および、該ピックアップセンサまたは該スロットアレー２０４の近傍の他の位置に配置してもよい。これらさらなる構造物もまた、接地電位または接地に近い電位に維持され得るか、または、該構造物は様々な負または正の電位にフローティングするか、またはバイアスをかけられ得るので、所望のイオン電流の測定における正確性を改善または促進することができる。

コントローラ２０８は、ピックアップセンサ２０６からセンサの測定値を受け取り、測定された入射角の値を算出する。注入プロセスにおける調節値または補正値が、コントローラ２０８によって算出され、その後イオン注入システム２０２に供給される。ビーム電流の測定値を含むセンサの測定値は、測定された入射角の値を算出するために、割り当てられた受容角と共に用いられる。

角度測定システム２００は、イオンビームの全体か、またはその一部分だけを抽出し得ることに留意されたい。いくつかの局面では、全イオンビームを抽出するには、例えば、ビームを通してピックアップセンサ２０６および多様な角度のスロットアレー２０４を移動させるか、または、多様な角度のスロットアレー２０４およびピックアップセンサ２０６を通してビームを掃引させる必要がある。

一例として、もしスロットアレー２０４および／またはピックアップセンサ２０６が、ビーム全体またはビームの所定の一部分に及ばないならば、スロットアレー２０４および／またはピックアップセンサ２０６が個々にまたは別々に１つ以上の方向にビーム内を移動し得るか、または、ビームが該スロットアレーおよび／または該ピックアップセンサを横切って１つ以上の方向に移動し得るか、またはその両方が行われ得る。加えて、所定の角度のスロットは、単一のスロット、または同一の角度の複数のスロットによるアレーから構成され得る。ピックアップセンサもまた、全角度における全スロット用、単一の角度における全スロット用、または単一の角度の複数のスロットによるアレー内の単一のスロット用、の単一のセンサから構成され得る。

図３は、本発明の一局面に係る多様な角度のスロットアレー３００の一部を示す図である。スロットアレー３００は、多様な受容角に基づいてビームレットを得た後、電荷またはビーム電流を測定する。

図３は、本例のより良好な理解を容易にするために提供するものであって、本発明を記載し、かつ図３に図示したものに限定することを意図するものではない。さらに、その大きさは図解する目的にて選択されたものである。

多様な角度のスロットアレー３００は、多数のスロット、第１のスロット３０４、第２のスロット３０６、および第３のスロット３０８が中に形成された構造物３０２を含む。構造物３０２は、黒鉛、アルミニウムなどのような好適な材料からなり、本例においては凸形状に湾曲した表面を入射側に有しており、本例においては凹形状に湾曲した表面を出射側に有している。スロット３０４、３０６および３０８は、多様な受容角を伴って形成されており、該受容角とは、イオンが通り抜けられる、標準からの角度の範囲である。

第１のピックアップセンサ３１４、第２のピックアップセンサ３１６、および第３のピックアップセンサ３１８を含むピックアップセンサは、スロット３０４、３０６および３０８を通り抜けるビームレットにおける電荷またはビーム電流を測定する。該ピックアップセンサ３１４、３１６および３１８によって測定されたビーム電流または電荷の有無によって、実際の、または測定された入射角の値が示され得る。

第１のスロット３０４は、例えば約−３度から−９度の第１の受容角を有している。従って、対応する第１のピックアップセンサ３１４は、第１の受容角の範囲内のイオンにおける電荷を測定する。同様に、第２のスロット３０６は、例えば約−３度から＋３度の第２の受容角を有している。結果として、第２のピックアップセンサ３１６は、第２の受容角の範囲内にある角度のイオンにおける電荷を測定する。さらに、第３のスロット３０８は、例えば＋３度から＋９度の第３の受容角を有している。その結果、第３のピックアップセンサ３１８は、第３の受容角の範囲内にある角度のイオンにおける電荷を測定する。スロットアレー３００は、他の受容角を測定するために、さらなるスロットおよびピックアップセンサ（図示していない）を含むことができることに留意されたい。

作動中に、イオンビーム３１０は、ターゲット位置（図示していない）に向かって方向付けられている。スロットアレー３００は、イオンビーム３１０の経路に沿って、通常はターゲット位置の近傍に配置される。イオンビーム３１０の入射角によって、当該センサのうちの１つ以上が電荷を測定し得る。上述の例では、−６度の入射角を有する完全に平行なイオンビームは、第１のピックアップセンサ３１４に電荷の測定値を記録することになる。

隣接するスロットにおける、受容角の範囲、および角度の間隔において、他の組み合わせを用いることにより、受容角の重なり合いが異なってもよい。例えば、もし隣接するスロットの角度の間隔が、スロットが受容する範囲の半分であるならば、上述したような、スロットが受容する範囲ちょうどである場合よりむしろ、センサにより測定された電荷またはビーム電流を用いて、入射角を極めて正確に計算することが可能である。測定の正確性および容易性に関する異なる要件を満たすことが可能な、受容の範囲と、角度の間隔との他の組み合わせが存在する。

図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の一局面に係る多様な角度のスロットアレー４００における、単一のスロット４０４を示す図である。この図は、多様な角度のスロットアレー内の複数のスロットにおけるいくつかの関連特性を図示して解説するために提供するものである。本図面は、図示および記載したものに本発明を限定しようとするものではない。

多様な角度のスロットアレー４００は、中に形成されたスロットのアレーを有する構造物４０２を含む。構造物４０２は黒鉛のような好適な材料からなり、そのため構造物４０２は、イオンが該構造物を通り抜けることを妨げている。図４Ａには、該アレーのうちの単一のスロット４０４が示されている。

図４Ａには、スロット４０４における受容角の範囲４０６が示されている。受容角の範囲４０６とは、この範囲内の入射角の値を有して移動するイオンがスロット４０４を通り抜けることが出来る、角度の範囲である。通常、受容角の範囲４０６は、入射するイオンビームからの少なくともいくつかのイオンが、スロットアレーにおける少なくとも１つのスロットを通過し得るように選択される。しかしながら、本発明における様々な局面によって、種々の可能な範囲が用いられ得る。

受容角の範囲４０６は、最小の受容角４０７および最大の受容角４０９によって規定され得る。正常軸４０８が示され、かつ一般的には０度の角度を有するものとして記載される。本例では、最小の角度４０７は０度および正常軸４０８よりも少なく、最大の角度４０９は０度よりも大きい。本例では、最小の角度４０７および最大の角度４０９は、同様の振幅により示されているが、本発明では、これら値におけるばらつき、および対称性における変動について考慮されている。

一例として、最小の角度４０７は−３度であると共に最大の角度４０９は＋３度であり、６度の受容角の範囲４０６をもたらしている。

図４Ｂは、スロット４０４の形状特性を示す。スロット４０４は、図示したように幅４１２および高さ４１０を有している。高さ４１０および幅４１２は、スロット４０４のアスペクト比および受容角の範囲４０６を規定する。高さが増大するにつれて、受容角の範囲４０６は減少し、幅４１２が増大するにつれて、受容角の範囲は増大する。

図５は、本発明の一局面に係る多様な角度のスロットアレー５００を示す透視図である。本図面は、解説する目的で、本発明に係る多様な角度のスロットアレーの一例として示される。

スロットアレー５００は、中に形成された多様な角度のスロット５０４のアレーを有する構造物５０２から形成されている。個々のスロットが互いに異なる受容角を有していることは、明らかである。結果として、特定の角度内を移動するイオンだけが、特定のスロットを通り抜けることができる。例えば、イオンビームからのイオンは、該アレー５００における右側の１つ以上のスロットを通り抜けることができ、しかし該アレーにおける左側の１つ以上のスロットによっては、遮断される。

入射側は、イオンビームからのイオンまたはビームレットがスロット５０４に最初に入射する、凸形状の入射表面を有するものとして示されている。スロット５０４を通り抜けるイオンまたはビームレットにおける電荷または電流（もしあるのであれば）を測定するために、該アレー５００から下流側にピックアップセンサ（図示していない）が配置されている。

本発明は、多様な角度のスロットアレー内のスロットが多様な角度を有してさえいれば、他の形状および構造を有する該アレーをも考慮するものであることに留意されたい。

図６Ａは、本発明の一局面に係る、他の多様な角度のスロットアレー６００を示す図である。ここでは、アレーの入射表面は比較的平らであるが、アレー内のスロット６０４は、多様な受容角を有している。

多様な角度のスロットアレー６００は、構造物６０２内に形成された多様な角度のスロット６０４を含む。構造物６０２の入射表面６０６は比較的平らであるが、スロット６０４は、多様な角度にてその中に形成されている。結果として、スロット６０４は、多様な受容角を有している。出射表面６０８もまた平らである。

作動中は、イオンビーム（図示していない）は、入射表面６０６において、多様な角度のスロットアレー６００に衝突する。イオンビームは、入射角の値および角度分布を有している。イオンビームにおける好適な角度を有するビームレットが、１つ以上のスロット６０４を通り抜け、出射表面６０８を通過した後に１つ以上の電荷測定装置（図示していない）によって測定される。

図６Ｂは、本発明の一局面に係る多様な角度のスロットアレー６００の拡大図である。本図面もまた、構造物６０２内に形成されたスロット６０４を示すものである。本例には、各スロットを通り抜けるイオンにおけるビーム電流または電荷を測定するピックアップセンサ６１０も示されている。該ピックアップセンサは、出射表面６０８を過ぎた下流側に配置されている。

図６Ａおよび図６Ｂは、他の形状の構造物およびスロットを有し、多様な受容角のスロットが内部に物理的に形成された、他の多様な角度のスロットアレーの一例を示すものである。本発明では、構造物およびスロットにおける形状の他の変形例、および／または他の多様な構成をも考慮されていることは明らかである。

図７Ａは、本発明の一局面に係る他の多様な角度のスロットアレー７００を示す図である。構造物７０２は、入射表面に入射開口部または入射孔７０４を有すると共に、出射表面に出射開口部または出射孔７０６を有している。一例では、構造物は、入射開口部７０４を有する上部プレート、および出射開口部７０６を有する下部プレートを含む。出射開口部７０６の下方または下流側には、センサ７１０が示されており、該センサは、構造物７０２を通り抜けるビームレットの電荷または電流を測定する役割を果たしている。

各入射開口部７０４は、出射開口部７０６の１つと対応している。一対の入射開口部および出射開口部は、それぞれ、受容角の範囲内のイオンだけが通り抜けることのできる、スロットまたは領域を規定している。従って、スロットおよび受容角の範囲は、開口部のそれぞれの対により、入射開口部の寸法および位置と、出射開口部の寸法および位置と、これらの間の距離とによって規定される。

作動中は、イオンビーム（図示していない）は、多様な角度のスロットアレー７００に入射表面において衝突する。イオンビームは、入射角の値および角度分布を有している。イオンビームにおける好適な角度を有するビームレットは、入射開口部７０４および出射開口部によって規定されたスロットのうちの１つ以上を通り抜け、構造物７０２を通過した後、１つ以上の電荷測定装置７１０によって測定される。

図７Ｂは、本発明の一局面に係る多様な角度のスロットアレー７００の拡大図である。本図面は、入射開口部７０４および出射開口部７０６によって構造物７０２内に規定されるスロットを示している。ここでは、入射開口部７０４の１つと出射開口部７０６の１つとの間に、スロット７１２が示されている。スロット７１２は、受容角の範囲内の角度を有するイオンが通り抜け可能なように規定された経路または領域である。本例では、各スロットを通り抜けるイオンのビーム電流または電荷を測定するピックアップセンサ７１０が示されている。

図７Ａおよび図７Ｂは、他の形状を有する構造物およびスロットを有し、多様な受容角のスロットが内部に規定された、さらに他の多様な角度のスロットアレーの一例を示すものである。本発明では、構造物およびスロットの形状における他の変形例、および／または他の多様な構成をも考慮されていることは明らかである。

ここで、図８を参照すると、本発明の一局面に係る、多様な角度のスロットアレーの位置の例を示す、単一のウェハの最終ステーション８０２の一構成における平面図が示されている。この多様な角度のスロットアレーは、入射するイオンビームについて、測定された、または実際の入射角の値を算出することを可能にする。ステーション８００は、多様な角度のスロットアレーを含む角度測定システムについて、いくつかの好適な位置を示す一例として提供されるものである。

最終ステーション８００は、本例では単一のウェハ８０４を支えるアーム８０２を含む。通常、単一のウェハ８０４に近接して、１つ以上の角度測定システムが配置されている。ウェハ８０４の中心点８０６は、本例の理解を容易にするために示されるものである。ここでは、最終ステーション８００には、第１の角度測定システム８０８および第２の角度測定システム８１０が含まれて存在し、図のように位置している。第１の角度測定システムは、アーム８０２上かつウェハ８０４の左に位置している。第２の角度測定システム８１０は、図示したように、第２の角度測定システム８１０の上方にある。第１の角度測定システム８０８および第２の角度測定システム８１０はどちらも、ウェハ８０４とほぼ同一平面上に配置されている。本例では、第１の角度測定システム８０８はｘ方向の角度を測定し、第２の角度測定システム８１０はｙ方向の角度を測定する。

図９は、本発明の一局面に係る、入射角の値を得る方法９００を示すフロー図である。方法９００は、校正および検査のために、またはイオン注入プロセス中に補正的な調節を行うために、用いられ得る。方法９００では、単一の軸における入射角の値を算出することについて記載されるが、多数の軸に範囲を拡大されてもよい。例えば、方法９００は、高速走査軸、および／または低速走査軸における入射角の値を得るために用いられることができる。さらに、方法９００は、個々の、および／または一群のイオン注入システムにおいて用いられてもよい。

上記方法は、ブロック９０２から始まり、ここでは、選択された入射角の値を有するイオンビームをターゲットへと方向付けるための、イオン注入プロセスを開始する。イオン注入プロセスは、イオン注入プロセスに用いるための任意の数の好適なイオンまたはドーパントを含む。イオンビームは、例えば個々の製造プロセスに基づいて、選択されたエネルギーおよびドーパント濃度において生成される。選択された入射角は、通常は用いられるイオン注入システムの運転可能な範囲内にある。一例として、選択された入射角は、個々の製造プロセスまたは校正方法に基づいて選択され得る。ターゲットは、製品のウェハまたは検査のためのウェハような、ターゲットウェハか、または校正の目的で用いられる他のターゲットであってもよい。

ブロック９０４では、多様な角度のスロットアレーを用いて、イオンビームから１つ以上の多様な角度のビームレットを得る。好適なスロットアレーの実施例としては、図３および他の箇所について上述したように提供される。多様な角度のスロットアレーは、構造物内に形成されたスロットのアレーを含むと共に、イオンビームの経路に沿って配置されている。スロットは、多様な受容角の範囲を有しており、その対応する受容角の範囲とは異なるイオンビームのイオンまたはその一部分が通ることを妨げている。結果として、スロットの多くは、どんな量のイオンが通り抜けることをも阻止する。従って、アレーの構成と、イオンビームの角度の量とによって、１つ以上の多様な角度のビームレットが得られる。

引き続き方法９００では、ブロック９０６において、１つ以上の多様な角度のビームレットの電荷またはビーム電流を測定する。アレー内の各スロットに対応したピックアップセンサが、該スロットを通り抜けるイオンにおける電荷またはビーム電流を測定し得る。これらのピックアップセンサの１つ以上が、１つ以上の多様な角度のビームレットにおける電荷またはビーム電流を側定する。

ブロック９０８では、１つ以上の多様な角度のビームレットについて、１つ以上の受容角の範囲を特定する。これらの範囲は、ビームレットが通り抜ける特定のスロットと一致する。一例として、１つ以上のビームレットは、−３度から−９度の受容角の範囲を有する第１のスロット、および−９度から−１５度の受容角の範囲を有する第２のスロットを通り抜けたものであってもよい。

ブロック９１０では、特定された１つ以上の受容角の範囲と、電荷の測定値とに基づいて、測定された入射角を算出する。さらに、角度の量または角度分布をも算出することが可能である。

測定された入射角を選択された入射角と比較して、補正量を算出する。もし補正量が許容範囲よりも大きければ、ブロック９１２において、イオン注入システムが調節および／または補正され、測定された入射角を選択された入射角へと操作する。さらに、ブロック９１２において、イオン注入システムにイオンビームを調整させることにより、角度の量または分布に対する調節を行ってもよい。

方法９００、およびその異なった形態は、本発明の他の図面を参照することによってさらに理解し得ることは明らかである。加えて、方法９００およびそれについての記載によって、上述した本発明の他の局面についてもより良好に理解することが可能である。

説明を簡略化するために、方法９００は、連続的に実施されるものとして図示および記載されたが、本発明は図示された順番に限定されるものではなく、本発明に係るいくつかの局面は、本明細書に図示および記載された他の局面と、異なる順番および／または同時に行われてもよいことは理解されるべきである。さらに、本発明の一局面に係る方法論を実施するために、図示した全ての特徴またはブロックが必要とされる訳ではない。

本発明を、１つ以上の実施形態に関して図示および記載したが、当業者は、本明細書および添付の図面を読み、かつ理解することによって、等価な変更例および修正例に想到するであろう。特に上述の構成要素（アッセンブリ、装置、回路、システム等）によって行われる様々な機能に関して、このような構成要素を記載するために用いられる用語（「手段」への言及を含む）は、他に指摘がない限り、記載される構成要素の特定の機能を実施する任意の構成要素（例えば機能的に等価なものなど）に相当することが意図されており、たとえ本明細書に図示される本発明の典型的な形態において、その機能を実施するものとして開示される構造と、構造的には一致していなくてもよい。さらに、本発明における特定の特徴は、いくつかの実施形態における１つのみについて開示されているが、このような特徴を、望ましいように、かつ所定のまたは特定のどんな用途のためにも有利となるように、他の実施形態における１つ以上の他の特徴と組み合わせてもよい。さらに、用語「含んでいる」、「含む」、「有している」、「有する」またはこれらの変形例が、発明の詳細な説明および特許請求の範囲のどちらかにおいて用いられている場合、このような用語は、用語「包含する」とある程度同じような意味を含んでいることを意図している。さらに、「典型的な」という用語は、一例を示すことを意図しており、決して、最善または最良の局面または実施形態を示すことを意図したものではない。

本発明の１つ以上の局面を実施するために好適なイオン注入システムを、ブロック図の形に示す図である。本発明の一局面に係る角度測定システムを示すブロック図である。本発明の一局面に係る多様な角度のスロットアレーの一部を示す図である。本発明の一局面に係る多様な角度のスロットアレーのうちの単一のスロットを示す図である。本発明の一局面に係る多様な角度のスロットアレーのうちの単一のスロットを示す図である。本発明の一局面に係る多様な角度のスロットアレーを示す透視図である。本発明の一局面に係る他の多様な角度のスロットアレー６００を示す図である。本発明の一局面に係る多様な角度のスロットアレー６００の拡大図である。本発明の一局面に係るイオン注入装置における典型的な最終ステーションを示す透視図である。本発明の一局面に係る処理ディスクにおける多様な角度のスロットアレーの一形態を示す平面図である。本発明の一局面に係る入射角の値を得る方法を示すフロー図である。

Claims

イオンビームを生成するイオン源と、
上記イオン源から上記イオンビームを受け取ると共に、上記イオンビームを処理するビームラインアッセンブリと、
上記ビームラインアッセンブリから上記イオンビームを受け取る角度測定システムと、
上記ビームラインアッセンブリから上記イオンビームを受け取るターゲット位置と
を含んでおり、
上記ビームラインアッセンブリは、定義された平面方向に上記イオンビームを偏向させる質量分析器を含んでおり、
上記角度測定システムは、多様な角度のスロットアレーと、電荷測定装置のアレーとを含んでおり、
上記多様な角度のスロットアレーは、
構造物内に規定され、かつ上記イオンビームのうちの、対応する受容角の範囲を有する一部分だけを選択的に通す上記対応する受容角の範囲を有する、各々のスロットを含んでおり、
上記スロットのうちの少なくとも２つが有している対応する受容角の範囲は、異なっており、
上記スロットは上記定義された平面方向に配列しており、
上記電荷測定装置のアレーは、上記スロットの各々と対応しており、上記多様な角度のスロットアレーを通り抜ける、上記イオンビームのうちの上記一部分における電荷を測定することを特徴とするイオン注入システム。
上記ビームラインアッセンブリの下流側に位置し、ターゲット位置にターゲットのウェ
ハを支持している、最終ステーションをさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記
載のシステム。
上記最終ステーションは、上記角度測定システムにおける上記構造物をその上に備えた処理ディスクをさらに含んでいることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
上記最終ステーションは単一のウェハの最終ステーションであることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
上記多様な角度のスロットアレーを通り抜ける、上記イオンビームのうちの上記一部分における測定された電荷から、少なくとも部分的に、測定された入射角を算出するためのコントローラをさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
コントローラをさらに含んでおり、
上記コントローラは、
上記多様な角度のスロットアレーを通り抜ける、上記イオンビームのうちの上記一部分における受容角の範囲を特定し、
上記一部分における測定された電荷と、特定された当該受容角の範囲とから、測定された入射角の値を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
上記ビームラインアッセンブリおよび／またはイオン源は、選択された入射角に基づいて、上記ターゲット位置に対する上記イオンビームの入射角を調節することを特徴とする請求項５に記載のシステム。
上記コントローラは、測定された入射角の値が上記選択された入射角の値から許容量以上に異なる場合に、上記ビームラインアッセンブリに調節値を送信することを特徴とする請求項７に記載のシステム。
上記ターゲット位置におけるウェハは、上記測定された入射角に基づいて調節されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
上記多様な角度のスロットアレーは、凸形状を有する入射表面と凹形状を有する出射表面とをさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
上記多様な角度のスロットアレーは、凹形状を有する入射表面と凸形状を有する出射表面とをさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
上記多様な角度のスロットアレーは、略平らな形状を有する入射表面と略平らな形状を有する出射表面とをさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
上記イオンビームのうちの上記一部分における測定された電荷から、少なくとも部分的に角度の量を算出するコントローラをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
上記コントローラは、上記角度の量に基づいて、上記ビームラインアッセンブリおよび／または上記イオン源に上記イオンビームを調整させることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
上記多様な角度のスロットアレーにおける上記構造物は、上記構造物の入射表面上の入射開口部と、上記構造物の出射表面上の出射開口部との組み合わせをさらに含み、
上記入射開口部と上記出射開口部との組み合わせがスロットを規定していることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
上記構造物は、上記スロットを規定する複数の開口部が中に形成された固形の材料を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
イオンビームの入射角を測定する角度測定システムであって、
上記イオンビームは、質量分析器により第１の平面方向に偏向するように処理されており、
上記システムは、多様な角度のスロットアレーと、電荷測定装置のアレーとを含んでおり、
上記多様な角度のスロットアレーは、構造物内において入射表面から出射表面まで規定され、かつ個々の受容角の範囲を有する、スロットを含んでおり、
上記スロットは、上記第１の平面方向に配列しており、
上記スロットのうちの少なくとも２つが異なる受容角の範囲を有しており、
上記電荷測定装置のアレーは、上記多様な角度のスロットアレーの下流側に配置されると共に、上記スロットと対応しており、
上記電荷測定装置は、上記多様な角度のスロットアレーにおけるスロットを通り抜けるビームレットの電荷を測定することを特徴とする角度測定システム。
上記電荷測定装置がピックアップセンサを含んでいることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
上記多様な角度のスロットアレーと上記電荷測定装置との間に配置されており、上記電荷測定装置に向かって上記ビームレットが通り抜ける、第２の構造物をさらに含んでいることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
上記ピックアップセンサは正の値にバイアスをかけられ、
上記第２の構造物は略接地に対してバイアスをかけられていることを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
上記構造物は、伝導性材料からなっており、かつ接地に接続されていることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
上記構造物は、アルミニウム、シリコンでコーティングされたアルミニウム、黒鉛、および陽極酸化アルミからなる群より選択された材料により構成されていることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
上記スロットは、イオンビームの角度分布を包含する受容角の範囲のアレーを構成していることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
上記多様な角度のスロットアレーにおける上記構造物は、入射開口部を有する上部プレートと、出射開口部を有する下部プレートとを含んでおり、
一対の、上記入射開口部と上記出射開口部とが、その間にスロットを規定していることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
上記構造物は、上記スロットを規定する複数の開口部が中に形成された固形の材料を含むことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
測定された入射角を得る方法であって、
上記方法は、
選択された入射角を有するイオンビームを生成し、上記イオンビームを、平面方向に方向付け、ターゲット位置に向ける工程と、
上記イオンビームを多様な角度のスロットアレーに方向付けることによって、上記イオンビームから１つ以上の多様な角度のビームレットを得る工程と、
１つ以上の上記多様な角度のビームレットにおける電荷を測定する工程と、
１つ以上の上記多様な角度のビームレットにおける受容角の範囲を特定する工程と、
上記多様な角度のビームレットにおける測定された電荷と、特定された受容角の範囲とに基づいて、測定された入射角を算出する工程と
を含んでおり、
上記スロットアレーは、入射表面から出射表面までの構造により定義され、かつ、それぞれの受容角の範囲を有するスロットを含んでおり、
上記スロットは上記平面方向に配列していることを特徴とする、測定された入射角を得る方法。
上記多様な角度のビームレットにおける測定された電荷と、特定された受容角の範囲とに基づいて、上記イオンビームの角度の量を算出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
上記測定された入射角と、上記選択された入射角とに基づいて、補正するための調節値を算出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。